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KälteanlagentechnikPraxisnahe Ausbildungssysteme für eine zukunftsweisende Ausbildung

Grundlagen der Steuerungen und Kreisläufe in der Kältetechnik leicht vermittelt

2. Ausgabe

Inhalt

Die Trainingssysteme der Lucas-Nülle GmbH zum Thema Kälteanlagentechnik orientieren sich an den Lernfeldern des Rahmenlehr-planes „Machatroniker/in für Kältetechnik“. Sie finden zu jedem Trainingssystem in diesem Katalog in der Überschriftzeile die Zuord-nung zu den verschiedenen Lernfeldern:

Lernfeld 3 – Untersuchen und Prüfen der Funktion von elektrischen Anlagenteilen in Kälte- und Klimaanlagen ...... 10-13Die Schülerinnen und Schüler messen Spannung, Strom und Widerstand im elektrischen Stromkreis und bewerten die Ergebnisse. Sie bestimmen die Leistungsaufnahme und beurteilen diese unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten. Sie errichten elek-trische Schaltungen, nehmen sie in Betrieb und prüfen ihre Funktion. Sie analysieren Fehler, beschreiben diese und stellen Lösungen vor.

Lernfeld 4 – Planen und Ausführen von elektrischen Installationen am Einphasenwechselstromnetz ................... 14, 22-23 Die Schülerinnen und Schüler planen die typischen Abläufe beim Anschluss elektrischer Betriebsmittel. Dabei bestimmen Sie die Vorgehensweise zur Auftragserfüllung, Materialbeschaffung und Abstimmung mit anderen Beteiligten, wählen die Betriebsmittel entsprechend der jeweiligen Norm aus und koordinieren den Arbeitsablauf. Sie installieren Betriebsmittel und berücksichtigen dabei Unfallverhütung, Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Sie wenden Schutzmaßnahmen für Personen und Geräte an. Sie prüfen die Installation auf Funktion, suchen Fehler und beseitigen diese.

Lernfeld 8 – Anschließen und Prüfen von Einphasenwechselstromantrieben für Kälte- und Klimaanlagen ..... 15-16, 24-25 Die Schülerinnen und Schüler planen den Einsatz von Einphasenwechselstromantrieben in Kälte- und Klimaanlagen unter Berück-sichtigung des Personenschutzes, des Komponenten- und Bauteilschutzes sowie der Betriebssicherheit. Sie wählen in Abhängigkeit der anzutreibenden Lüfter bzw. Verdichter für die Betriebssicherheit geeignete Bauteile aus und dokumentieren dies durch die Darstellung in Ersatzschaltbildern. Die Schülerinnen und Schüler führen Messungen an Einphasenwechselstromantrieben durch und stellen Fehler fest. Sie wählen geeignete Prüfverfahren zur Feststellung von Wicklungsschäden, schadhaften Kondensatoren und defekten Sicherheitsbauteilen. Sie protokollieren ihre Ergebnisse und belegen die gefundenen Störquellen durch die entsprechenden Messwerte. Sie schließen Einphasenwechselstromantriebe an, messen ihre elektrischen Betriebsgrößen und vergleichen diese mit den Angaben der Hersteller. Sie erstellen Stromlaufpläne von Kälteanlagen mit Einphasenwechselstromantrieben.

Lernfeld 9 – Herstellen und Prüfen von elektromechanischen und elektronischen Steuerungen ........................... 17, 26-27 Die Schülerinnen und Schüler bauen Steuerungen für Kälte- und Klimaanlagen und weisen den Anlagenbetreiber ein. Sie analysieren Steuerungen in Kälte- und Klimaanlagen. Sie erstellen normgerechte Stromlaufpläne mit unterschiedlichen Steuerungsfunktionen in Kälteanlagen. Sie überprüfen selbstständig und im Team die Funktionen aller verwendeten Bauteile. Die Schülerinnen und Schüler setzen Betriebsmittel zum Schutz von Personen, Leitungen, kälte- und klimatechnischen Komponenten und Bauteilen ein.

Lernfeld 10 – In Betrieb nehmen von Kälte- und Klimaanlagen ....................................................................................... 28-29Die Schülerinnen und Schüler legen im Team die Vorgehensweise für die Inbetriebnahme von Gesamtsystemen fest - unter Berück-sichtigung von Umweltverträglichkeit, Betriebssicherheit und Funktion. Sie führen eine Dichtheitsprüfung durch und dokumentieren sie im Abnahmeprotokoll. Sie nehmen Kälte- und Klimaanlagen in Betrieb, überprüfen die Funktionen und erstellen Inbetriebnahme-protokolle.

Lernfeld 13 – Auswählen und Anschließen von elektrischen Betriebsmitteln an das Drehstromnetz .................... 18, 30-36 Die Schülerinnen und Schüler wählen Motoren unter Beachtung von Anlaufverfahren und Drehzahlsteuerung aus. Sie schließen Mo-toren, Heizwiderstände und weitere Betriebsmittel unter Beachtung der zulässigen Strangspannung und -leistung an. Dabei berück-sichtigen sie die vorhandenen Netzformen. Sie messen die Betriebsgrößen und stellen Einrichtungen für Motor- und Leitungsschutz anforderungsgerecht ein. Die Schülerinnen und Schüler bestimmen die Kapazität der Kondensatoren zur Blindleistungskompensa-tion. Sie wenden Prüfverfahren zur Feststellung von Störungen und elektrischen Fehlern an. Sie beheben diese und dokumentieren Messergebnisse und Maßnahmen.

Lernfeld 14 – Installieren, Einstellen und Prüfen von elektrischen Steuerungen und Regelungen .............................. 19, 37 Die Schülerinnen und Schüler installieren elektronische Komponenten zur Optimierung und Überwachung von Kälte- und Klimaanla-gen. Sie wählen Verfahren zur Anlaufstrombegrenzung unter Berücksichtigung kältetechnischer Anlaufentlastungen aus. Sie wählen Verfahren zur Drehzahlsteuerung aus, beachten dabei die Motoreignung sowie die Auswirkungen auf den Kältemittelkreislauf und die Klimaanlage und bauen die Komponenten ein.Die Schülerinnen und Schüler installieren elektronische Kühlstellenregler und stellen die Parameter ein. Sie überprüfen Sensoren auf Funktion und dokumentieren die Ergebnisse. Sie prüfen den Einsatz von speicherprogrammierbaren Steuerungen und wenden sie an. Die Schülerinnen und Schüler bewerten Informationsübertragungssysteme in der Gebäudetechnik, insbesondere hinsichtlich Überwachung, Wirtschaftlichkeit, Nutzerfreundlichkeit und Flexibilität und wenden sie entsprechend an. Sie passen die Funktion von Komponenten und Teilsystemen den Nutzungsbedingungen an.

Inhalt

Komplexe Lerninhalte lebendig präsentieren Projektorientierter Medienmix – passend zu allen Trainingssystemen ............................................................................................... 4

UniTrain-I in der Kälteanlagentechnik

UniTrain-I – das mobile Theorie- und Praxislabor ............................................................................................................................... 8Strom – Spannung – Widerstandsschaltungen ................................................................................................................................ 10Induktivität – Kapazität – Schwingkreis/Transformator .................................................................................................................... 11Stern- und Dreieckschaltung - Drehstromgenerator ........................................................................................................................ 12Strommessung – Spannungsmessung – Widerstände und Dioden messen ...................................................................................... 13Schutzmaßnahmen und Netzsysteme ............................................................................................................................................. 14Magnetfeld – Induktion – Bauelemente .......................................................................................................................................... 15Nebenschluss-, Reihenschluss-, Doppelschluss- und Universalmaschine ........................................................................................... 16Schützschaltungen ......................................................................................................................................................................... 17Käfigläufer-, Permanentmagnet- und Kondensatormotor – Kurzschlussläufer – Stelltransformator .................................................. 18Zwischenkreis – Wechselrichter – Drehzahlverstellung .................................................................................................................... 19

Kompaktsysteme für die Anlagentechnik

Netzsysteme und Schutzmaßnahmen ............................................................................................................................................. 22IT-Systeme ...................................................................................................................................................................................... 23Einphasenmotor mit Betriebs- und Anlaufkondensator ................................................................................................................... 24Ein- und Dreiphasentransformatoren .............................................................................................................................................. 25Steuerungstechnik in Kälteanlagen ................................................................................................................................................ 26Kältekreislauf unter verschiedenen Betriebsbedingungen ............................................................................................................... 28Drehstrom-Asynchronmaschinen .................................................................................................................................................... 30Sanftanlauf an Drehstrommaschinen .............................................................................................................................................. 36Antriebe mit Frequenzumrichter ..................................................................................................................................................... 37

Handbücherbieten neben einer ausführlichen Beschreibung der Versuche des

jeweiligen Trainingssystems auch zahlreiche Übungen, Beispiele

und Projekte.

Projektorientierter Medienmix – passend zu allen Trainingssystemen

Komplexe Lerninhalte lebendig präsentieren

Multimedia-KurseViele Versuchsanleitungen sind als Multimedia-Kurse verfügbar.

Diese ermöglichen den direkten Zugriff auf die Messergebnisse

verschiedener Geräte.

Die Multimedia-Kurse enthalten:

• Fragen zur Wissensüberprüfung

• Interaktive Versuchsaufbauten

• Navigationsleisten

• Animierte Theorie

Lucas-Nülle4

QuickChartsliefern einen raschen Überblick über bestimmte Lerngebiete. Die

Arbeitsschritte, Arbeitsprozesse und technischen Zusammenhänge

werden kurz und prägnant erläutert.

Präsentationsfolien auf CDunterstützen Ihren Unterricht zum Beispiel mit Hintergrundin-

formationen, Blockschaltbildern, physikalischen Grundlagen,

spezifi schen Norm-Kennwerten, speziellen Modifi kationen

und Anwendungsbeispielen. Sie erhalten den Foliensatz im

PowerPoint-Format.

Lucas-NülleLucas-Nülle5


UniTrain-I – das mobile Theorie- und Praxislabor ....................... 8

Strom – Spannung – Widerstandsschaltungen ........................ 10

Induktivität - Kapazität - Schwingkreis/Transformator ............. 11

Stern- und Dreieckschaltung – Drehstromgenerator ............... 12

Strommessung – Spannungsmessung – Widerstände

und Dioden messen ............................................................... 13

Schutzmaßnahmen und Netzsysteme ..................................... 14

Magnetfeld – Induktion – Bauelemente .................................. 15

Nebenschluss-, Reihenschluss-, Doppelschluss- und

Universalmaschine ................................................................. 16

Schützschaltungen ................................................................. 17

Käfigläufer-, Permanentmagnet- und Kondensatormotor –

Kurzschlussläufer – Stelltransformator .................................... 18

Zwischenkreis – Wechselrichter – Drehzahlverstellung ............ 19

Unser Ziel: Allen Ansprüchen gerecht werden

Mit dem multimedialen Experimentier- und Trainingssystem UniTrain-I wird der Lernende anhand einer klar strukturierten Kurs-

software mit Hilfe von Texten, Graphiken, Animationen und Wissenstests durch die angeleiteten Experimente geführt. Neben der

Lernsoftware gehört zu jedem Kurs eine Experimentierkarte, mit der die praktischen Aufgaben durchgeführt werden. Kurse zur

Installationstechnik vermitteln Kenntnisse und Fähigkeiten, die für die Erlernung des Berufs „Elektroniker für Energie- und Gebäude-

systemtechnik“ aber auch weiterer Berufe, beispielsweise im Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnikbereich, notwendig sind.


UniTrain-I

Ihre Vorteile• Theorie und Praxis zur gleichen Zeit am gleichen Ort

• Hohe Schülermotivation durch PC und neue Medien

• Schnelle Erfolgserlebnisse durch strukturierte Kursführung

• Schnelles Verständnis durch animierte Theorie

• Handlungskompetenz durch eigenes Experimentieren

• Ständiges Feedback durch Verständnisfragen und Wissenstests

• Geführte Fehlersuche mit integriertem Fehlersimulator

• Sicher durch Verwendung von Schutzkleinspannung

• Riesige Auswahl an Kursen

• Musterlösungen für Lehrer

Lucas-Nülle

8


UniTrain-I-System

• Vollständiges, tragbares Labor

• Multimedia-Kurse

• High-Tech Mess- und Steuerinterface

• Theorie und Praxis zur gleichen Zeit

UniTrain-I-Interface mit USB

• Oszilloskop mit 2 analogen Differenzeingängen

• Abtastrate 40 Msample/s

• 9 Messbereiche 100 mV - 50 V

• 22 Zeitbereiche 1 µs - 10 s

• 16 digitale Ein- und Ausgänge

• Funktionsgenerator bis 1 MHz

• 8 Relais zur Fehlersimulation

UniTrain-I-Experimenter

• Aufnahme der Experimentier karten

• Experimentierspannung ± 15 V, 400 mA

• Experimentierspannung 5 V, 1 A

• Variable Gleich- oder Drehstromquelle 0 ... 20 V, 1 A

• IrDa-Schnittstelle für Multimeter

• Zusätzliche serielle Schnittstelle für Karten

Lern- und Experimentier-software LabSoft

• Große Auswahl an Kursen

• Umfassende Theorie

• Animationen

• Interaktive Experimente mit Anleitung

• Freie Navigation

• Dokumentation der Messergebnisse

• Wissenstest

Integrierte Mess- und Netzgeräte

• Multimeter, Amperemeter, Voltmeter

• 2-Kanal-Speicheroszilloskop

• Funktions- und Kurvenformgenerator

• Dreifachnetzgerät für AC und DC

• Drehstromnetzgerät

• ... und viele weitere Geräte

Lucas-Nülle9

Gleichstromtechnik

Strom – Spannung – Widerstandsschaltungen

Strom, Spannung, Widerstand – elektrotechnische Grundlagen handlungsorientiert erlernen. Im Kurs werden die grundlegenden

Gesetze der Elektrotechnik in zahlreichen, leicht verständlichen Experimenten, Animationen und Texten anschaulich erarbeitet.

Lerninhalte• Grundbegriffe: Elektrische Ladung, elektrisches Feld, Strom,

Spannung, Widerstand und Leistung

• Umgang mit Spannungsquellen und Messgeräten

• Experimenteller Nachweis des ohmschen und der kirchhoff-schen Gesetze

• Messungen an Reihen-, Parallelschaltung und Spannungs-teilern

• Kennlinienaufnahme von veränderlichen Widerständen (LDR, NTC, PTC, VDR)

• Untersuchung von Spule und Kondensator im Gleichstrom-kreis

• Fehlersuche

Kurs bestehend aus

1 x CD mit Kurs „Gleichstromtechnik“1 x Experimentierkarte „Widerstandsschaltungen“1 x Experimentierkarte „Spannungsteiler“1 x Experimentierkarte „Veränderliche Widerstände“

UniTrain-I Kurs SO4204-4DLucas-Nülle

UniTrain-I in der Kälteanlagentechnik Lernfeld 3

1 x Experimentierkarte „Widerstandsschaltungen“

1 x Experimentierkarte „Veränderliche Widerstände“

10

Wechselstromtechnik

Induktivität – Kapazität – Schwingkreis/Transformator

Wie verhalten sich Spulen und Kondensatoren an Wechselstrom? Was ist ein Schwingkreis und wie funktioniert ein Transformator?

Lerninhalte• Kenngrößen periodischer und sinusförmiger Signale

• Umgang mit Zeigerdiagrammen

• Blindwiderstand von Spule und Kondensator experimentell ermitteln

• Wirk-, Blind- und Scheinleistung erklären

• Frequenzgang von einfachen Filterschaltungen bestimmen

• Elektrische Schwingkreise: Resonanz, Güte, Bandbreite und Grenzfrequenz

• Messung des Frequenzverhaltens von Reihen- und Parallel-schwingkreisen

• Last-, Leerlauf- und Kurzschlussmessungen

• Frequenzverhalten von Transformatoren und Übertragern

• Fehlersuche

Kurs bestehend aus

1 x CD mit Kurs „Wechselstromtechnik“1 x Experimentierkarte „Induktivitäten/Kapazitäten“1 x Experimentierkarte „Schwingkreise“1 x Experimentierkarte „Transformator/Übertrager“

UniTrain-I Kurs SO4204-4FLucas-Nülle

UniTrain-I in der KälteanlagentechnikLernfeld 3

11

Drehstromtechnik

Stern- und Dreieckschaltung – Drehstromgenerator

Drehstrom hat seine überragende Bedeutung in der Energie- und Antriebstechnik, sowohl bei der Erzeugung und dem Transport

elektrischer Energie als auch beim Betrieb leistungsstarker, industrieller Maschinen.

Lerninhalte• Messungen von Strang- und Leitergrößen im Drehstrom-

netz

• Gesetzmäßigkeiten zwischen Leiter- und Strangspannungen experimentell ermitteln

• Ohmsche und kapazitive Verbraucher in Stern- und Dreieck-schaltung

• Phasenverschiebung zwischen Leiter- und Strang-spannungen

• Messung der Ausgleichsströme im Neutralleiter

• Auswirkungen von Neutralleiterunterbrechungen

• Strom- und Spannungsmessungen bei symmetrischen und unsymmetrischen Belastungen

• Leistungsmessung an einer Drehstromlast

Kurs bestehend aus

1 x CD mit Kurs „Drehstromtechnik“1 x Experimentierkarte „Drehstromkreis“1 x Experimentierkarte „Dreikanal-Oszilloskop“

UniTrain-I Kurs SO4204-4H Lucas-Nülle


12

Messen mit dem Multimeter

Strommessung – Spannungsmessung – Widerstände und Dioden messen

Richtig messen und sicher arbeiten – Im Kurs wird der sichere Umgang mit handelsüblichen Vielfachmessgeräten anhand zahlreicher

Messübungen und Animationen trainiert.

Lerninhalte• Kennenlernen der Bedienelemente des Multimeters

• Gefahrenquellen bei Messungen an elektrischen Schaltungen

• Messen elektrischer Gleich- und Wechselspannungen mit dem Multimeter

• Messen elektrischer Gleich- und Wechselströme mit dem Multimeter

• Widerstands- und Diodenmessungen

• Nullabgleich und Durchgangsmessungen

• Messbereichsanpassung

• Mögliche Fehlerquellen bei Messungen erkennen

• Bauelemente an einer unbekannten Schaltung mit Hilfe von Strom- und Spannungsmessungen ermitteln

Kurs bestehend aus

1 x CD mit Kurs „Messen mit dem Multimeter“1 x Experimentierkarte „Messobjekte“1 x Multimeter „Multi 13S“

UniTrain-I Kurs SO4204-4BLucas-Nülle


13

Energietechnik

Schutzmaßnahmen und Netzsysteme

Lerninhalte• Aufbau verschiedener Netzsysteme (TN, TT,IT)

• Schutz gegen direktes und bei indirektem Berühren

• Schutz durch Schutztrennung

• Schutz durch Schutzkleinspannung

• Überstromschutzeinrichtungen

• Fehlerstromschutzeinrichtungen

• Messungen und Überprüfungen von Schutzmaßnahmen

• Schutzleiterwiderstandsmessung

• Isolationswiderstandsmessung

• RCD-Test mit und ohne Auslösung

• Erdermessung

• Schleifenwiderstandsmessung

Mit diesem Lehrsystem wird das Verständnis zum sicheren Umgang mit Strom und Spannung gelegt. Gerade in den Berufen der

Elektrotechnik, aber auch in anderen Berufen spielt der Umgang mit Strom und Spannung eine große Rolle. Wie ein sicherer

Umgang gewährleistet wird, welche Schutzmaßnahmen ergriffen werden müssen und wie Anlagen getestet werden kann sich der

Auszubildende selbstständig erarbeiten.

Ausstattung SO4204-4M Lucas-Nülle

Kurs bestehend aus

1 x CD mit Kurs „Schutzmaßnahmen und Netzsysteme“1 x Experimentierboard „Schutzmaßnahmen und Netzsysteme“


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Magnetismus/ Elektromagnetismus

Magnetfeld – Induktion – Bauelemente

Magnetismus und Elektrizität sind eng miteinander verknüpft. Viele Bauelemente der Elektro technik nutzen (elektro-)magnetische

Effekte.

Lerninhalte• Magnetismus: magnetische Pole, magnetisches Feld,

Feldlinien und Feldstärke

• Hart- und weichmagnetische Materialien, Hysterese

• Untersuchung des Magnetfelds eines stromdurchflossenen Leiters

• Untersuchung des Magnetfelds einer Spule (Luftspule, Spule mit Kern)

• Elektromagnetische Induktion und Lorentzkraft

• Aufbau und Funktionsweise eines Transformators

• Untersuchung eines Transformators bei verschiedenen Lasten

• Aufbau und Funktion elektromagnetischer Bauelemente: Relais, Reedschalter, Hallschalter

• Untersuchung von Anwendungsschaltungen

Kurs bestehend aus

1 x CD mit Kurs „Magnetismus“1 x Experimentierkarte „Magnetismus/ Elektromagnetismus“

UniTrain-I Kurs SO4204-4K Lucas-Nülle


15

Gleichstromtechnik

Nebenschlussmaschine – Reihenschlussmaschine – Doppelschlussmaschine – Universalmaschine

Obwohl die Bedeutung der Gleichstrommaschine in der industriellen Praxis immer stärker zurückgeht, ist sie nach wie vor der Ein-

stieg in das Thema Elektrische Maschinen.

Artikel-Nr.: SO4204-7S, bestehend aus

1 x CD mit Kurs „Gleichstrommaschinen“1 x Experimentierkarte „Gleichstrommaschine“1 x Rotor1 x LED-Stroboskop


Lerninhalte• Gleichstrommaschine anschließen

• Anlaufversuche starten

• Neutrale Zone einstellen

• Verhalten bei Feldschwächung untersuchen

• Methoden zur Steuerung der Drehzahl kennenlernen

• Versuche zu Generator- und Bremsbetrieb durchführen

UniTrain-I Kurs SO4204-75Lucas-Nülle

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Steuerungstechnik

Schützschaltungen

Die Auszubildenden lernen an einfachen Steuerungsaufgaben systemisches und strukturiertes Arbeiten. Durch die Verwendung von

Kleinspannung können die Auszubildenden selbsständig experimentieren. Alle Steuerungsaufgaben werden an praxisnahen Beispie-

len durchgeführt.

Lerninhalte• Kennenlernen von Komponenten der Steuerungstechnik

• Planen von Steuerungsprojekten

• Funktionskontrolle mit Schaltungssimulator

• Funktionsprobe und Fehlersuche in Steuerungsprojekten

• Selbsthaltung- und Verriegelungsschaltung

• Schaltungen für Drehzahlsteuerungen und Drehrichtungsumkehr

• Verschiedene Arten der Stern-Dreieck-Schaltung

• Zeitabhängige Steuerungen

• Komplexe Folge und Ablaufsteuerungen

Ausstattung SO4204-4N Lucas-Nülle

Lernfeld 9

Kurs bestehend aus

1 x CD mit Kurs „Steuerungstechnik“1 x Experimentierboard „Steuerungstechnik“25 Auflagemasken

17

Artikel-Nr.: SO4204-7T, bestehend aus

1 x CD mit Kurs „Asynchronmaschinen“1 x Experimentierkarte „Asynchronmaschine“3 x Rotoren

Asynchronmaschinen

Käfi gläufermotor – Permanentmagnetmotor – Kondensatormotor – Kurzschlussläufer – Stelltransformator


Asynchronmaschinen besitzen aufgrund ihrer enormen Verbreitung eine herausragende Bedeutung – gerade auch in der Ausbildung.

Lerninhalte• Entstehung statischer und rotierender Drehfelder

• Spannungs- und Strommessungen am Stator

• Anschluss des Stators in Stern- oder Dreieckschaltung

• Unterschiede zwischen unterschiedlichen Rotoren

• Verhalten beim Anlauf sowie im Feldschwächebereich

• Fehlersuche

UniTrain-I Kurs SO4204-7TLucas-Nülle

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Artikel-Nr.: SO4204-7P und -7M, bestehend aus1 x CD mit Kurs „Frequenzumrichter Antriebe“1 x Experimentierkarte „Zwischenkreis Frequenzumrichter“1 x Experimentierkarte „Selbstgeführte Stromrichter“1 x Experimentierkarte „Last Selbstgeführte Stromrichter“

Für den Betrieb erforderlich:„Kurs Asynchronmaschinen“ SO4204-7T (S. 18)


Frequenzumrichter Antriebe

Zwischenkreis – Wechselrichter – Drehzahlverstellung

Lernfeld 14

Frequenzumrichter ermöglichen die verlustarme, stufenlose Drehzahlverstellung von Dreh strom-Asynchronmotoren. Neben der

reinen Motorsteuerung und den Motorschutzfunktionen über nehmen moderne Frequenzumrichter heute auch noch einen Teil der

Prozessautomation.

Lerninhalte• Klassifi zierung von Frequenzumrichtern

• Aufbau moderner Frequenzumrichter

• Erzeugung der Zwischenkreisspannung

• Aufnahme von U/f-Kennlinien und Boost

• Notwendigkeit von Drehzahlrampen

• Betreiben von Drehstrommotoren an Frequenzumrichtern

• Aufbau und Funktionsweise von Brems-Choppern

• Optimierung von drehzahlgesteuerten Antrieben

• Kennenlernen der „87-Hz-Technik“

• Aufnahme und Analyse von Strömen, Spannungen und

Leistungen

1 x Experimentierkarte „Zwischenkreis Frequenzumrichter“

1 x Experimentierkarte „Last Selbstgeführte Stromrichter“

UniTrain-I Kurs SO4204-7P und -7MLucas-Nülle

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Kompaktsystemefür die Kälteanlagentechnik

Netzsysteme und Schutzmaßnahmen ..................................... 22

IT-Systeme .............................................................................. 23

Einphasenmotor mit Betriebs- und Anlaufkondensator ........... 24

Ein- und Dreiphasentransformatoren ...................................... 25

Steuerungstechnik in Kälteanlagen ........................................ 26

Kältekreislauf unter verschiedenen Betriebsbedingungen ....... 28

Drehstrom-Asynchronmaschinen ............................................ 30

Sanftanlauf an Drehstrommaschinen ...................................... 36

Antriebe mit Frequenzumrichter ............................................. 37

Schutzmaßnahmen nach VDE/EN

Netzsysteme und Schutzmaßnahmen

Das Thema „Schutz vor zu hohen Berührungsspannungen (Schutzmaßnahmen nach VDE 0100)“ ist für alle wichtig, die beruflich mit

der Erstellung, dem Betrieb und der Reparatur von elektrischen Anlagen zu tun haben, insbesondere Auszubildende in den Elektro-

berufen. Das Trainingssystem bietet die optimale Unterstützung im theoretischen und praktischen Unterricht, um die Schutzmaß-

nahmen nach VDE 0100 in den vorkommenden Netzarten zu vermitteln. Dabei ist der direkte Bezug zur Praxis einer der wichtigsten

Punkte der LN-Lehrsysteme. Die Messungen an den einzelnen Versuchen erfolgen mit handelsüblichen Messgeräten.

Lerninhalte• Verschiedene Netzsysteme in einer Kundenanlage

(TT-, TN-, TN-C-, TN-S-, oder TN-C-S-System)

• Auswahl und Wirkungsweise verschiedener Schutzorgane in unterschiedlichen Netzen

• Kennenlernen verschiedener Schutzmaßnahmen und deren Prüfung mit passender Messtechnik

• Durchführung von Erst-und Wiederholungsprüfung nach DIN VDE 0100-600

• Prüfungen am FI-Schutzschalter

• Messung der Schleifenimpedanz, der Standortisolation s-impedanz und des Isolationswiderstands

• Gefahren des elektrischen Stromes

• Beratung und Einweisung von Personen bezüglich der Gefahren an elektrischen Anlagen

• Bewertung von Messwerten und zielgerichtete Fehlersuche

• Erstellen von Dokumentationen und Prüfprotokollen

• Durchgängigkeit von Potentialausgleichsleitern

Besonders geeignet für „Elektrofachkraft für ausgewählte Tätigkeiten“

Ausstattung ESM 3 Lucas-Nülle

Kompaktsystem für die Kälteanlagentechnik Lernfeld 4

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IT-Systeme

Das IT-Netzsystem stellt ein besonderes Netzsystem dar, welches hauptsächlich in eigenversorgten Anlagen, wie z.B. Bergbau,

Feldstromversorgung beim Militär oder Stromversorgung in Krankenhäusern, Anwendung findet. Es ist ein Netzsystem, das auch

gesonderte Anforderungen an die Auszubildenden stellt. Das Board ist mit einem Trenntransformator und einem Isolationswächter

ausgestattet. Ein zusätzlicher Fehlersimulator und verschiedene Anwendungssimulationen ermöglichen es, die Erst- und Wieder-

holungsprüfung nach DIN VDE 0100 unter verschiedenen Bedingungen durchzuführen. In Verbindung mit anderen Komponenten

lassen sich umfangreiche Projektaufgaben realisieren.

Lieferumfang• Einspeisung: CEE-Stecker 400V/50Hz

• Hauptschalter 3-polig

• 3 Sicherungen

• 3 Phasenkontrollleuchten

• Isolationswächter 1...110kOhm

• Test/Reset-Taster

• Optische Signalisierung mit Kontrolleuchte

• Fehlersimulation

Ausstattung ESM 3Lucas-Nülle

Kompaktsystem für die KälteanlagentechnikLernfeld 4

23

Ausstattung EEM 3.4Lucas-Nülle

Einphasenmotor mit Betriebs- und Anlaufkondensator

Einphasenmotoren mit Betriebs- und Anlaufkondensator gehören zu den Asynchronmaschinen. Neben einer Hauptwicklung haben

sie eine Hilfswicklung mit in Reihe geschaltetem Kondensator. Die Motoren beinhalten keine verschleißbehafteten Teile wie Kollektor

oder Schleifringe und arbeiten mit einer festen, nahezu synchronen Drehzahl. Der Leistungsbereich reicht bis etwa 2 kW. Sowohl

Haushaltsgeräte, Kühlschränke als auch kleine Antriebe in Produktionsmaschinen werden mit Kondensatormotoren angetrieben.

Versuchsbeispiel „Einphasenmotor mit Betriebs- und Hilfskondensator EEM 3.4“

Lerninhalte

• Anschließen, Verschalten und in Betrieb nehmen

• Änderung der Drehrichtung

• Betrieb mit und ohne Anlaufkondensator

• Aufnahme des Drehzahl-Drehmomentverhaltens

• Anlauf mit und ohne Anlaufkondensator

• Untersuchung des Stromrelais

Wechselstrommaschinen

300 W und 1 kW Klasse verfügbar


24

Kompaktsystem für die Kälteanlagentechnik

Versuchsbeispiel „Ein- und Dreiphasentransformatoren ENT 5“

Ein- und Dreiphasentransformatoren

Transformatoren ermöglichen die Wandlung von Strom und Spannung. Diese auch als ruhende elektrische Maschine bezeichneten

Geräte werden in der Energiewirtschaft zur Anpassung an verschiedene Spannungsniveaus verwendet. Die Leistungen gehen in den

Bereich bis über 1000 MVA. Kleine Transformatoren findet man überall in der Industrie und im Konsumgüterbereich. Die Leistungen

reichen von kleinsten Baugrößen bis hin zu Transformatoren zur Versorgung ganzer Anlagen.

Lerninhalte

• Trenn- und Spartransformator

• Ersatzschaltbilder

• Übersetzungsverhältnisse

• Leerlauf- und Kurzschlussversuche

• Schaltgruppen bei Drehstromtransformatoren

• Aufbau und Funktion von Transformatoren

• Einphasentransformator

• Dreiphasentransformator

Transformatoren

Ausstattung ENT 5 Lucas-Nülle

Lernfeld 8

25

Ausstattung RCC2Lucas-Nülle

Lerninhalte • Zusammenhang von Druck und Temperatur

• Verfahren der Kälteerzeugung

• Hauptteile der Kälteanlage

• Umweltgerechter Umgang mit Kältemittel

• Grundlagen der Steuerungstechnik

• Sicherheitseinrichtungen

• Verdichtersteuerung, Drehzahlsteuerung

• Erweiterung der Grundkenntnisse in den Bereichen Wärmelehre, Verfahren der Kälteerzeugung sowie

Komponenten in Kälteanlagen

• Aufbau, Funktion und Wirkung von kältetechnischen Reglern

• Ansteuerung einer Part-Winding-Maschine

Die Ausstattung ist für eine steuerungstechnische Grundlagenschulung im Bereich Kälte- und Klimatechnik konzipiert. Auszubildende,

Meisterschüler sowie Fachkräfte kälte- und klimatechnischer Unternehmen mit einer artverwandten Ausbildung werden schrittweise

an die Steuerungs- und Regelungstechnik im Kälte- und Lüftungsbereich herangeführt und erhalten eine hochwertige Basis für die

zukünftige Arbeit. Die Kombination aus Theorie und Praxis garantiert eine solide Ausbildung.

Steuerungstechnik in Kälteanalagen


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Übersicht der Ausbildungsthemen: • Schaltzeichen, Kennzeichnungen, Dokumentationen

• Erzeugung der Steuerspannung nach EN60204-1

• Schaltungen mit Haupt-und Hilfsschützen im Hand- und Automatikbetrieb

• Zeitabhängige Steuerschaltungen

• Steuerungen mit Thermostaten und Pressostaten

• Melde- und Quittiersteuerungen

• Sicherheitskette, Öldifferenzdrucküberwachung



Experimentieren, Lernen, Prüfen und Verstehen

Die Steuerung von Maschinen und Antrieben ist ein wichtiges Thema in der Kälte-, Klima- und Lüftungstechnik. Die Sicherheit und

Funktionalität von Steuerungen und die Optimierung von Steuerstromkreisen werden in verschiedensten Anwendungen trainiert.

Dabei wird ein wichtiges Augenmerk auf die die Energieeffi zienz der Steuerungen und Antriebe gelegt.

Die Lerninhalte sind auf verschiedene Antriebe ausgerichtet. Es werden Drehstromasynchronmotoren, Dahlandermotoren oder auch

Partwindingmotoren von verschiedenen Sensoren, Reglern oder Schützen angesteuert.

Die Ausbildung wird durch einen umfangreichen Multimediakurs unterstützt und erhöht die Selbstlernkompetenz der Auszubilden-

den und Studenten.

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Der Schwerpunkt der Ausbildung in diesem Modul liegt in der Betrachtung des Kältekreislaufs. Verschiedene Verdichter, Ventile und

anderer Komponenten des Kältekreislaufs werden an einer realen Kühlzelle unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Der Ein-

fluß von Kühlmenge, Außentemperatur oder auch von fehlerhaften Komponenten auf den Kältekreislauf stehen hier im Mittelpunkt.

Weiterhin werden der umweltbewusste Umgang mit dem Kältemittel beim Befüllen und Evakuieren der Anlage trainiert.

Lerninhalte • Aufbau und Funktion des Kältekreislaufs

• Verbindung der Anlagenbauteile mit Schläuchen, ohne Verteiler zum geschlossenen Kältekreislauf

• Anschluss der 4-Wege-Manometerstation

• Druckprobe mit Stickstoff als Grobdichtheitsprüfung

• Lecksuche

• Evakuieren und Trocknen

• Handhabung von Kältemittelflaschen

• Aufbau, Funktion und Einstellung sowie Überprüfung der Sicherheitseinrichtungen (HD; ND)

• Überprüfung und Einstellung der korrekten Überhitzung

• Vergleichen und Auswerten der gemessenen Größen bei den verschiedenen Anlagenzuständen

• Veränderung der Überhitzung, Veränderung der TEV-Düsengröße


Kältekreislauf unter verschiedenen Betriebsbedingungen


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Übersicht der Ausbildungsthemen: • Komponenten in Kälteanlagen

• Aufbau einfacher Kälteanlagen

• Aufnahme von log p,h-Diagrammen verschiedenerKältemittel

• Inbetriebnahme, Lecksuche und Dichtheitsprüfung

• Einregeln von thermostatischen Expansionsventilen

• Funktion von Hoch- und Niederdruckschaltern

• Einsatz von Verdampfungsdruckreglern

• Einsatzvon Heißgasbaypassreglern

• Untersuchung von verschmutzten Filtertrocknern

• Betriebsverhalten von Kältekreisläufen bei unterschied-licher Belastung

Praktische Fähigkeiten und Fertigkeiten trainieren

Der Umgang mit Kältemitteln (R134a, R404 o.a.) oder Prüfgasen wie z.B. Stickstoff erfordert ein sehr hohes Maß an Spezialkenntnis-

sen. An Hand einfacher Experimente wird das Befüllen, Evakuieren und Warten von Kälteanlagen trainiert.

Der einfache Kältekreislauf mit seien physikalischen Vorgängen wird mit Hilfe einer didaktisch aufbereiteten Multimedia-Software

vermittelt. Alle Messungen können sofort über Schnittstellen der digitalen Mess- und Prüfgeräte in die Dokumentation übernommen

werden.

Der Kältekreislauf wird mit verschiedenen Reglern und Zusatzkomponenten optimiert. Dadurch lernen die Auszubildenden und Stu-

denten den Aufbau von Kälteanlagen für verschiedene Einsatzzwecke kennen.

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Drehstrommotor mit Käfigläufer

Drehstrommotoren mit Käfigläufer sind die am häufigsten eingesetzten Industriemotoren. Die wartungsfreien und robusten Motoren

lassen sich kostengünstig herstellen. Man findet diese Motoren von kleinen Leistungen im Wattbereich bis hin zu Leistungen von

mehreren Megawatt. Durch den Einsatz moderner Frequenzumrichter lassen sich diese Motoren nahezu verlustfrei in der Drehzahl

variieren, so dass sich immer neue Einsatzgebiete für diese Motoren finden.

Versuchsbeispiel „Drehstrommotor mit Käfigläufer EEM 4.1“

Lerninhalte


• Betrieb in Stern- und Dreieckschaltung

• Einsatz eines Stern-Dreieck-Schalters


• Betrieb an verschieden Lastmaschinen wie z.B. Lüfter, Kompressor und Verdichter

Drehstrom-Asynchronmaschinen



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Drehstrommotor polumschaltbar nach Dahlander

Der Drehstrommotor mit Dahlanderschaltung ermöglicht durch die spezielle Wicklung den Drehstrommotor mit Käfigläufer mit zwei

Drehzahlen zu betreiben. Das Verhältnis der Drehzahlen beträgt bei dieser Schaltung 2:1. Mit diesem Motortyp lassen sich einfach

Antriebe mit zwei Drehzahlen aufbauen, zum Beispiel ein zweistufiger Lüfterantrieb.

Versuchsbeispiel „Drehstrommotor polumschaltbar nach Dahlander EEM 4.2“

Lerninhalte


• Betrieb mit hoher und niedriger Drehzahl

• Einsatz eines Polumschalters





Lernfeld 13

31



Drehstrommotor polumschaltbar – zwei getrennte Wicklungen

Das System besteht aus zwei Drehstrommotoren in einem Gehäuse mit getrennten Wicklungen. Da beide Wicklungen getrennt von-

einander arbeiten, lassen sich verschiedene ganzzahlige Verhältnisse zwischen den Drehzahlen herstellen. Eingesetzt wird der Motor

bei einfachen Anwendungen immer dort, wo das Drehzahlverhältnis zwischen langsamer und schneller Drehzahl größer als zwei ist,

zum Beispiel bei Krananwendungen mit Schleichgang und hoher Drehzahl.

Versuchsbeispiel „Drehstrommotor polumschaltbar zwei getrennte Wicklungen EEM 4.3“

Lerninhalte


• Betrieb mit hoher und niedriger Drehzahl

• Einsatz eines Polumschalters



300 W und 1 kWKlasse verfügbar


Lernfeld 13

– zwei getrennte Wicklungen

Mit Part-

Winding-

Maschine

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Drehstrommotor mit Schleifringen

Im Gegensatz zu den Käfigläufern besitzen Schleifringläufer einen Rotor mit gewickelten Spulen. Über Schleifringe lassen sich diese

an Widerstände oder Stromrichter anschließen. Diese Anschlüsse ermöglichen die Verstellung der Drehzahl.

Versuchsbeispiel „Drehstrommotor mit Schleifringen EEM 4.4“

Lerninhalte


• Drehzahlverstellung durch Änderung des Läuferwiderstands





Lernfeld 13

33



Systematische Fehlersuche an Drehstrom-Asynchronmaschinen

Der Fehlersimulator lässt sich einfach auf einem Drehstrom-Asynchronmotor aufstecken. Durch abschließbare Fehlerschalter lassen

sich verschiedenste praxisrelevante Fehler aktivieren. Diese können mit industrietypischen Messgeräten gefunden und analysiert

werden. Aus den Messergebnissen lassen sich Reparaturansätze erarbeiten. Alle Messungen werden im stromlosen Zustand vorge-

nommen.

Versuchsbeispiel „Schutz elektrischer Maschinen EEM 4.5“

Lerninhalte

• Wicklungsunterbrechungen in Spulen

• Isolationsfehler Wicklung gegen Wicklung

• Isolationsfehler Wicklung gegen Gehäuse

• Kombinationen verschiedener Fehler

• Fehlerbetrachtung und praktische Reparaturhinweise

• Umgang mit Isolationsmessern

Offener Fehlersimulator


Lernfeld 13

34


Schutz elektrischer Maschinen

Käfigläufermotoren sind für einen gleichbleibenden Lastzustand konzipiert. Änderungen des Lastzustandes, aber auch hohe Anlauf-

ströme führen zu unzulässiger Erwärmung des Motors. Sensoren überwachen die Temperatur und die Stromaufnahme des Motors.

Sie aktivieren Schutzvorrichtungen wie Motorschutzschalter, Motorschutzrelais oder Thermistorrelais.

Versuchsbeispiel „Schutz elektrischer Maschinen EEM 4.6“

Lerninhalte

• Auswahl, Installation und Einstellen verschiedener Motorschutzsysteme

• Motorschutzschalter

• Motorschutzrelais

• Thermistorschutz

• Einfluss verschiedener Betriebsarten auf die Erwärmung des Motors

• Auslöse-Charakteristiken der Schutzsysteme

• Schutz vor unzulässigen Belastzuständen



Lernfeld 13

35

Versuchsbeispiel „Sanftanlauf an Drehstrommaschinen EDT 17“


Ausstattung EDT 17Lucas-Nülle

Sanftlauf an Drehstrommaschinen

Hohe Einschaltströme reduzieren

Sanftstarter reduzieren beim Einschalten durch Phasenanschnitt die Spannung des Motors. Proportional zur Klemmenspannung sinkt

der Anlaufstrom. Das Leistungsteil eines Sanftstarters besteht meist aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren je Phase.

Um die Verluste und die damit entstehende Wärme so klein wie möglich zu halten, werden die Leistungshalbleiter nach der Anlauf-

phase durch ein integriertes Leistungsschütz überbrückt.

Lerninhalte

• Inbetriebnahme

• Parametrierung der Hochlauf- und Ablauframpe und der Startspannung

• Untersuchung von Strom und Spannung beim Anlauf

• Anlauf mit unterschiedlichen Lastfällen

• Vergleich zu Stern-Dreieck-Anlauf


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Versuchsbeispiel „Antriebe mit Frequenzumrichter EDT 25“


Ausstattung EDT 25 Lucas-Nülle

Der drehzahlvariable Antrieb

Moderne Frequenzumrichter verwandeln jeden beliebigen Drehstrom-Standardmotor in einen drehzahlvariablen Antrieb. Die Robust-

heit und weite Verbreitung des Drehstrom-Standardmotors haben viel zum großen Erfolg der elektronischen Antriebstechnik mit

Frequenzumrichtern beigetragen. Die höhere Prozessautomation und somit die Anforderungen an Antriebe führen dazu, dass immer

mehr Motoren durch Frequenzumrichter gesteuert werden. Durch die bedarfsgerechte Drehzahlsteuerung lässt sich heute bei

Pumpen und Klimaanlagen im großen Maßstab Energie sparen.

Lerninhalte

• Computerunterstützte Inbetriebnahme

• Parametrierung von Sollwertvorgabe, Drehrichtung, Startfunktion, Schaltfrequenz, Grenzwerten, Nennspannung, Nennstrom, Nennfrequenz, Leistungsfaktor usw.

• Untersuchung des Betriebsverhaltens bei Belastung mit Arbeitsmaschinen

• Aufnahme der Drehzahl-Drehmomentkennlinie über vier Quadranten

• Optimierung des Antriebs

• Betrieb mit Bremschopper

• Betrieb mit Vektorsteuerung

Antriebe mit Frequenzumrichter


37

Lucas-Nülle

„

“

Entscheidende Produktvorteile

… stellen Kunden langfristig zufrieden

Herr Manfred Seikel, Geschäftsführer und Leiter der Bundesfachschule Kälte‐Klima‐Technik in Maintal:

„Die Kälte‐Klima‐Schule in Maintal bietet verschiedene Ausbildungsgänge an, um ihren Auszubildenden bzw. Studenten möglichst

vielfältige Berufswege zu eröffnen. Bei der Ausstattung unserer Praxiswerkstätten waren wir daher auf der Suche nach einer modu-

laren, anpassbaren Lösung, die unterschiedlichen Schwerpunkte verschiedener Ausbildungsgänge abdeckt.

Mit den Lehrsystemen von Lucas‐Nülle ist dies sehr gut möglich. Daher stand von Beginn an fest, dass wir mit dem führenden Ker-

pener Unternehmen im Bereich technischer Lehrmittel zusammenarbeiten möchten.“

Unsere Schüler und Studenten verwenden die neuesten Systeme von Lucas‐Nülle bereits seit einigen Jahren und schätzen die hohe

Anwenderfreundlichkeit und Praxisnähe. Die begleitende Teachware hilft ihnen dabei, den Lernstoff besser zu verstehen und ihr

Systemverständnis zu festigen.

Mit dem System „Steuerungstechnik in Kälteanlagen“ führen wir unsere Schüler an die steuerungstechnischen Grundlagen heran.

Die Umwandlung nichtelektrischer Größen in verarbeitbare, elektrische Signale und die Steuerung von Maschinen und Antrieben

sind wichtige Themen, u. a. für das Berufsbild des Mechatronikers für Kältetechnik.

Ein weiteres wichtiges Thema der Ausbildung ist der Kältekreislauf. Wir vermitteln diesen Unterrichtsstoff mit dem Plattensystem

zum Kältekreislauf unter verschiedenen Bedingungen: Die Auszubildenden lernen, wie Druck und Temperatur voneinander abhän-

gen, wie Kälte erzeugt wird und aus welchen Komponenten Kälteanlagen bestehen. Darüber hinaus stehen auch Umweltschutzmaß-

nahmen, Dichtheitsprüfungen und Sicherheitseinrichtungen auf dem Lehrplan. Ob Verdichter, Ventile oder andere Komponenten

– die Auszubildenden lernen den Kältekreislauf und mögliche Störungen kennen und beheben.“

38

Lucas-Nülle

Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile

Individuelle Beratung bei Lucas-Nülle

2

Elektrische Installationstechnik

Elektrische Energietechnik

Regenerative Energien

Leistungselektronik, Elektrische Maschinen, Antriebstechnik

Grundlagen Elektrotechnik und Elektronik

Kommunikationstechnik

Regelungstechnik

Sie möchten sich ausführlich beraten lassen oder wünschen ein konkretes Angebot?

Sie erreichen uns per

Telefon: +49 2273 567-0

Fax: +49 2273 567-69

E-Mail: [email protected]

Lucas-Nülle steht für maßgeschneiderte Trainingssysteme für die Berufliche Bildung in den Bereichen:

Elektropneumatik, Hydraulik

Messtechnik

Kälte-Klima-Technik

Mikrocomputer

Automatisierungstechnik

Kfz-Technik

Labor-Systeme

Fordern Sie ausführliche Informationen unter den oben angegebenen Kontaktmöglichkeiten an.

Unsere Mitarbeiter beraten Sie gerne!

Weitere Informationen zu unseren Produkten finden Sie auch unter:

www.lucas-nuelle.de“

Lucas-Nülle GmbHSiemensstraße 2 · D-50170 Kerpen-Sindorf

Telefon: +49 2273 567-0 · Fax: +49 2273 567-69

www.lucas-nuelle.de · [email protected]

Ref.

-Nr.:

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